临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置

临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的主要部件是临界流文丘里喷嘴。临界流文丘里喷嘴是入口孔径逐渐缩小到喉部,经过喉部又逐渐扩大,用于处理气体流量的测量管。使上游滞止压力p。保持不变,逐渐减小喷嘴出口压力p,,即减小背压比(p:/po),通过喷嘴的气体流量将不断增加。当背压比达到临界压力比时,气体在喉部到达临界速度即等于当地音速。继续降低背压比,流量将保持不变。临界流喷嘴又称为音速喷嘴,所以临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置也称为音速喷嘴法气体流量标准装置。通常把工作介质的滞止压力高于大气压的装置称为正压法装置,工作介质的滞止压力等于或低于大气压的装置称为负压法装置。下面以常见的负压临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置为例,介绍临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的组成、工作原理及流量计算公式。

1.临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的组成和配置

如图1-9所示,负压临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置主要由真空泵、真空罐、变频器、临界流文丘里喷嘴、滞止容器、过滤器、试验管路、阅门、温度变送器、压力变送器、湿度变送器、夹表器、控制设备、数据采集处理系统等组成,整套装置由计算机控制进行工作。应根据整套装置的管径和流量范围,同时考虑喷嘴的流量和喉径、真空泵的功率和数量等。 

图1-9 负压临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置示意图 

2.临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的工作原理

按要求将被检流量计安装到试验管路中,根据被检流量计的流量范围选择喷嘴的数量,使流量标准装置和被检流量计处于正常工作状态。启动变频器和真空泵,调节变频器,运行至背压比小于临界压力比,此时质量流量形成稳定流动。记录喷嘴处气体的滞止温度、滞止压力、湿度,被检流量计处气体的温度、压力、湿度,被检流量计的输出及测量时间。经过一定时间后,停止记录各参数,将上述参数以及所用喷嘴的参数(喉部横截面积、流出系数、临界流函数等)经过一定的数学运算,即可确定被检流量计的计量性能。负压临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的扩展不确定度U,一般为0. 2% ~0.5% (k=2)。